ATLAS HIDROLÓGICO DA MARGEM DIREITA DO RIO ARAGUAIA E
ESQUERDA DO RIO TOCANTINS
Felipe de Azevedo Marques1; Demetrius David da Silva2; Michel Castro Moreira3; Camila Reis Gomes4
, Carolina Valadares5 & Abrahão Alexandre Alden Elesbon6
RESUMO – A eficiência dos instrumentos de gestão depende do conhecimento profundo sobre a disponibilidade hídrica na bacia hidrográfica, de modo que é necessário dispor de um inventário completo dos recursos hídricos para se avaliar os impactos de aproveitamentos futuros e já existentes. Buscando subsidiar ações apoiadas no Plano Estadual de Recursos Hídricos do Tocantins, o trabalho objetivou a regionalização de vazões mínimas, máximas, médias e vazões associadas às curvas de permanência e de regularização, visando o desenvolvimento de um Atlas Hidrológico capaz de disponibilizar informações espacializadas e de boa qualidade para atender às necessidades do órgão gestor de recursos hídricos e demais usuários. O software desenvolvido, denominado RH-MD-AR, dispõe de uma interface GIS para a consulta em qualquer seção ao longo da hidrografia Estadual situada entre os rios Araguaia e Tocantins, das vazões características estimadas pelas equações regionais de regressão.
ABSTRACT – The efficiency of the administration instruments depends on the knowledge about the water availability in the watershed, so it is necessary having access to a complete inventory of the water resources to evaluate the impacts of actual uses and on the future. Based on the Water Resources Plan of the Tocantins state on Brazil, the work focused the regionalization of low, high and average stream flows, besides those associated to the permanence and regularization curves, aiming the development of an Hydrologic Atlas capable to make available spatial information with quality to assist the needs of the water resources agency and of other users. The developed software, denominated RH-MD-AR has a GIS interface for queries in any section along the drainage line among rivers Araguaia and Tocantins, for the stream flows estimated with the regional regression equations.
Palavras-chave: Regionalização de vazões, Sistema de informações, Atlas Hidrológico.
1
Doutorando (DEA/UFV) Bolsista do CNPq, Recursos Hídricos e Ambientais. CEP 36570-000, Viçosa/MG. E-mail: engmarx-gprh@ufv.br
2
Professor adjunto do DEA/UFV, Recursos Hídricos e Ambientais. CEP 36570-000, Viçosa/MG. E-mail: demetrius@funarbe.org.br
3
Doutorando (DEA/UFV), Recursos Hídricos e Ambientais. CEP: 36570-000, Viçosa/MG. E-mail: mmoreira@gprh.ufv.br
4
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2 1. INTRODUÇÃO
Frente às demandas Estaduais, os fundamentos da Política Nacional de Recursos Hídricos - PNRH e os instrumentos por ela estabelecidos constituem não apenas um desafio político, social e ambiental, mas também um desafio de conhecimentos. A implementação da política defronta-se com uma grande necessidade de conhecimentos científicos e tecnológicos em relação aos recursos hídricos.
O conhecimento da quantidade de água que escoa nos cursos d’água de uma bacia hidrográfica é de fundamental importância para o planejamento, dimensionamento e operação de quaisquer obras relacionadas com o aproveitamento e controle dos recursos hídricos. A eficiência dos instrumentos de gestão depende do conhecimento profundo sobre a disponibilidade hídrica na bacia hidrográfica, de modo que é necessário dispor de um inventário completo dos recursos hídricos para se avaliar os impactos de aproveitamentos futuros e já existentes.
No Estado do Tocantins a Lei 1.307/02, que trata da Política Estadual de Recursos Hídricos, praticamente referendou as diretrizes, princípios e instrumentos da lei nacional de recursos hídricos. Entre eles, a outorga de direito de uso de recursos hídricos é sem dúvida o instrumento de maior aplicação, o que implica no desenvolvimento de ferramentas capazes de disponibilizar estimativas das informações hidrológicas para qualquer seção da rede hidrográfica estadual.
Apesar dos esforços da Agência Nacional de Águas – ANA em ampliar a rede hidrometeorológica do país, Tucci (2002) afirma que uma rede hidrométrica não cobre todos os locais de interesse necessários ao gerenciamento dos recursos hídricos de uma região, de forma que sempre existirão lacunas temporais e espaciais necessitando ser preenchidas com base em metodologias para estimativa dos dados de interesse em seções que não possuem medições.
Tucci (1997) acrescenta que devido aos altos custos de implantação, operação e manutenção de uma rede hidrométrica, torna-se importante a otimização das informações disponíveis. Visando suprir a deficiência no Brasil, uma técnica que tem sido utilizada com resultados satisfatórios é a regionalização hidrológica (ELETROBRÁS, 1985). De acordo com Fill (1987), em sentido amplo, entende-se por regionalização qualquer processo de transferência de informações das estações pluviométricas e fluviométricas para outros locais, em geral sem observações.
Buscando subsidiar ações apoiadas no Plano Estadual de Recursos Hídricos, o trabalho objetivou a regionalização de vazões características de longo termo com base nos períodos anual e semestral, visando o desenvolvimento de uma biblioteca hidrológica digital capaz de disponibilizar informações espacializadas e de boa qualidade para atender às necessidades do órgão gestor de recursos hídricos do Estado de Tocantins e demais usuários.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O desenvolvimento do atlas, para as bacias hidrográficas da margem direita do rio Araguaia e esquerda do rio Tocantins, foi dividido em quatro etapas: a) obtenção das variáveis físicas e pluviométricas da rede hidrográfica; b) regionalização das vazões mínimas, máximas, médias e das vazões associadas às curvas de permanência e de regularização; c) espacialização das vazões regionalizadas; e d) desenvolvimento e avaliação do ATLAS hidrológico, disponibilizando as estimativas de vazões para qualquer seção da hidrografia na área em estudo.
No trabalho foram utilizados, dados consistidos das estações da rede hidrometeorológica da Agência Nacional de Águas - ANA, além de informações geradas por outras instituições com reconhecida atuação na área: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, Secretaria de Planejamento do Estado do Tocantins – SEPLAN-TO e U.S. Geological Survey -USGS.
2.1. Características gerais da área em estudo
A área em estudo corresponde às bacias da margem direita do rio Araguaia e esquerda do rio Tocantins, nos limites do Estado, onde se encontra a Ilha do Bananal, maior ilha fluvial do mundo com 350 km de comprimento e 80 km de largura. Devido à falta de informações fluviométricas e ao ecossistema diferenciado, a Ilha do Bananal não foi objeto da regionalização de vazões.
A Figura 1 apresenta a área em estudo, compreendendo as bacias que drenam as margens direita do Araguaia e esquerda do Tocantins nos limites do Estado, exceto a Ilha do Bananal.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4 A região de abrangência do trabalho está inteiramente inserida no Estado do Tocantins, entre os paralelos de 05°00’ e 13°30’ de latitude sul e os meridianos de 47°00’ e 51°00’ de longitude oeste. Sua área de drenagem abrange, aproximadamente, 138.000 km² dos quais 62,3% correspondem às bacias que drenam para o rio Araguaia e os 37,7% restantes, para o rio Tocantins.
Na Figura 2 são apresentadas as sub-bacias, delimitadas com base no Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC), associadas aos cursos d’água presentes na base cartográfica da Agência Nacional das Águas – ANA na escala do milionésimo (1:1.000.000).
Figura 2 – Sub-bacias associadas à margem direita do rio Araguaia e esquerda do rio Tocantins. No processo tradicional de regionalização de vazões, para a identificação das regiões hidrologicamente homogêneas é comum além de critérios estatísticos, a adoção de critérios ambientais. Com este intuito, foram também levantadas as características ambientais associadas à geomorfologia, solos, clima, vegetação e ao uso e à ocupação dos solos com base no Caderno da Região Hidrográfica do Tocantins-Araguaia (MMA/SRH, 2006), disponibilizado pela SEPLAN.
2.2. Obtenção das características físicas e pluviométricas
Foram utilizados os recursos do software ArcGIS 8.3®, para obter automaticamente as características físicas: área de drenagem, comprimento do rio principal, comprimento total da drenagem, densidade de drenagem e declividade média da área de drenagem, além de espacializar as precipitações médias anuais e do dia mais chuvoso na região em estudo, com base em um MDEHC com resolução de 90 m e séries históricas de 112 estações pluviométricas.
2.2.1. Geração do MDEHC
Devido às limitações sistêmicas dos dados orbitais da SRTM, foram realizados tratamentos buscando a eliminação das depressões espúrias e o aprofundamento das calhas garantindo a continuidade do escoamento. O fluxograma representado na Figura 3 ilustra as etapas envolvidas na geração do MDEHC, incluindo as operações de condicionamento do MDEHC na região considerada crítica, com declividades muito reduzidas.
É importante ressaltar a necessidade de um tratamento específico na geração do MDEHC, utilizando a base cartográfica do IBGE, devido a presença de uma zona crítica nas redondezas da Ilha do Bananal, onde a baixa declividade implica cursos d’água com baixa expressão topográfica, inconsistentes na base SRTM mesmo após os tratamentos preliminares.
Figura 3 – Fluxograma das etapas envolvidas na geração do Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC).
2.2.2. Extração automática das variáveis físicas
De modo a incorporar à regionalização de vazões informações detalhadas sobre toda a hidrografia, houve a necessidade de extrair as características físicas referentes a cada célula (pixel de 90x90 m) da drenagem numérica. Utilizando a metodologia desenvolvida por Marques (2006) foram obtidas as características de área de drenagem, comprimento do rio principal, comprimento total da drenagem, densidade de drenagem e declividade média na área de contribuição de cada célula da rede de drenagem da bacia hidrográfica do Tocantins-Araguaia.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6 A determinação da área de drenagem foi realizada utilizando-se operações de vizinhança e conectividade no cálculo do número de células localizadas a montante de cada célula da hidrografia. O produto deste grid pela área de cada célula resultou num mapa com valores de área de drenagem ao longo de toda a hidrografia. Posteriormente, os resultados de área de drenagem obtidos de modo automático foram comparados com as informações disponibilizadas pela ANA, referente às seções da hidrografia onde estão localizadas as estações fluviométricas selecionadas para o estudo.
O comprimento do rio principal, para cada célula, foi obtido também utilizando-se as direções de escoamento e um algoritmo de distância aplicado sobre a drenagem numérica. A fim de se calcular o comprimento total da drenagem à montante de cada célula, foi necessário segmentar a hidrografia em trechos, calcular o comprimento acumulado a partir de cada nascente ou confluência e finalmente somar o comprimento dos trechos situados a montante de cada célula mais a distancia da célula à nascente de seu segmento. Finalmente, a densidade de drenagem foi obtida dividindo-se o grid contendo o comprimento total pelo grid de área de contribuição de cada célula da drenagem.
Visando a obtenção da declividade média na área de contribuição de cada célula da drenagem, realizou-se uma análise de superfície utilizando o MDEHC, obtendo a declividade de cada célula da bacia, depois acumulou-se os valores com base nas direções de escoamento e por fim, tirou-se a média baseando-se no número de células contribuintes para cada 90 m da hidrografia.
2.2.3. Obtenção das precipitações médias
No estudo de regionalização foram utilizadas a precipitação média anual e a precipitação média do dia mais chuvoso. Entende-se por precipitação média, a lâmina média precipitada na área de drenagem a montante de cada célula da drenagem. Nesta etapa foram analisadas e utilizadas séries históricas de 112 estações pluviométricas pertencentes à rede da ANA (Figura 4).
Após a análise das séries pluviométricas e de posse do diagrama de barras dos dados de precipitação, àqueles inexistentes ou considerados inconsistentes foram atribuídas falhas para posterior preenchimento. O preenchimento das séries de precipitação foi realizado por meio de correlações, segundo critérios consagrados de escolha de bases para as regressões.
No presente trabalho utilizou-se o interpolador Inverse Distance Weighted (IDW) a fim de espacializar os totais pluviométricos de interesse, em toda a bacia do rio Doce. Posteriormente, operações automáticas na calculadora matricial produziram mapas temáticos com informações de precipitação média na área de drenagem de cada célula (90x90 m) da rede hidrográfica.
Figura 4 – Localização das estações pluviométricas selecionadas no estudo.
2.3. Regionalização das vazões máximas, mínimas, médias e das vazões associadas às curvas de permanência e de regularização
Optou-se por utilizar o método tradicional de regionalização de vazões, proposto pela ELETROBRÁS (1985), que utiliza equações de regressão aplicadas a regiões hidrologicamente homogêneas. Esta metodologia vem apresentando melhores estimativas em estudos comparativos com outros métodos e mostra-se mais adequada em bacias com grande extensão territorial e baixa densidade de estações fluviométricas, como a região em estudo (Azevedo, 2004; Lemos, 2006).
Considerando a área compreendida entre os rios Araguaia e Tocantins dentro do limite Estadual, foram regionalizadas: as vazões máximas associadas a diferentes períodos de retorno; as vazões mínimas com sete dias de duração e recorrência de dez anos; as vazões médias de longa duração e as vazões associadas às curvas de permanência e de regularização. Novamente, vale ressaltar que a Ilha do Bananal assim como a calha principal dos rios Araguaia, Javaés e Tocantins não foram objeto da regionalização.
Buscando flexibilizar o processo de outorga, principalmente nos períodos mais chuvosos, quando vazões superiores podem ser outorgadas em vista da maior oferta do recurso, considerou-se como período de obtenção das vazões mínimas e vazões associadas às curvas de permanência, o período semestral além do anual, baseando-se na sazonalidade dos registros de vazões para contemplar os períodos seco e chuvoso.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
2.3.1. Seleção e análise preliminar das séries históricas Na regionalização de vazões nas sub
esquerda do rio Tocantins, foram selecionadas e analisadas, de modo preliminar, séries his
30 estações fluviométricas pertencentes à rede hidrometeorológica da ANA (Quadro 1 e Figura 5). Destas, somente 11 estações foram efetivamente utilizadas na regionalização de vazões, isto é, na obtenção das equações de regressão regionais. As de
análises que antecedem o preenchimento de falhas, sendo posteriormente descartadas por estarem localizadas em seções dos rios federais Araguaia, Javaés e Tocantins com regime de vazões diferenciado em relação aos cursos d’água que drenam a área em estudo.
Quadro 1 - Estações fluviométricas pré
Código Nome 21080000 São Salvador 22040000 Fazenda Angical 22050001 Peixe 22350000 Porto Nacional 22500000 Miracema do Tocantins 23100000 Tupirantins 23300000 Carolina 23600000 Tocantinópolis 23700000 Descarreto 26030000 Fazenda Telesforo 26350000 São Félix do Araguaia
* estações efetivamente utilizadas na regionalização de vazões
Figura 5 – Estações fluviométricas pré XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
Seleção e análise preliminar das séries históricas
Na regionalização de vazões nas sub-bacias da margem direita do Araguaia e margem esquerda do rio Tocantins, foram selecionadas e analisadas, de modo preliminar, séries his
30 estações fluviométricas pertencentes à rede hidrometeorológica da ANA (Quadro 1 e Figura 5). Destas, somente 11 estações foram efetivamente utilizadas na regionalização de vazões, isto é, na obtenção das equações de regressão regionais. As demais estações foram utilizadas apenas nas análises que antecedem o preenchimento de falhas, sendo posteriormente descartadas por estarem localizadas em seções dos rios federais Araguaia, Javaés e Tocantins com regime de vazões
ursos d’água que drenam a área em estudo.
Estações fluviométricas pré-selecionadas para a regionalização
Código Nome Código Nome
26710000 Barreira do Pequi 22150000* Jacinto
26800000 Barreira da Cruz 25800000* Jus. do Rio Pintado 27500000 Conceição do Araguaia 26750000* Projeto Rio Formoso
28300000 Xambioá 27380000* Ponte Rio Piranhas
28850000 Araguatins 28240000* Piraque
25950000 Luiz Alves 27550000* Arapoema
26700000 Jusante Crisostomo 28150000* Muricilândia
26015000 Jus. Barra do 23130000* Próximo Colinas de
26720000* Praia Alta 22100000* Colonha 26300000* Sto Antonio do
* estações efetivamente utilizadas na regionalização de vazões
Estações fluviométricas pré-selecionadas incluindo as efetivamente
8 bacias da margem direita do Araguaia e margem esquerda do rio Tocantins, foram selecionadas e analisadas, de modo preliminar, séries históricas de 30 estações fluviométricas pertencentes à rede hidrometeorológica da ANA (Quadro 1 e Figura 5).
Destas, somente 11 estações foram efetivamente utilizadas na regionalização de vazões, isto é, mais estações foram utilizadas apenas nas análises que antecedem o preenchimento de falhas, sendo posteriormente descartadas por estarem localizadas em seções dos rios federais Araguaia, Javaés e Tocantins com regime de vazões
selecionadas para a regionalização
Nome Jacinto
Jus. do Rio Pintado Projeto Rio Formoso Ponte Rio Piranhas Piraque
Arapoema Muricilândia Próximo Colinas de
2.3.2. Determinação das vazões máxima, mínima, média e associadas às curvas de permanência e de regularização
Após a seleção e análise de dados básicos, as séries anuais de vazões máximas diárias e as séries anuais e semestrais de vazões mínimas com sete dias de duração para cada estação foram submetidas à análise estatística para identificação do modelo probabilístico que melhor se ajustava aos dados. Os modelos de distribuição de eventos extremos máximos ajustados foram os seguintes: Gumbel, Log-Normal a dois e três parâmetros, Pearson e Log-Pearson III. Já para eventos mínimos foram utilizadas as seguintes distribuições: Normal a dois e três parâmetros, Pearson III, Log-Pearson III e Weibull.
Após a seleção da distribuição probabilística com melhor ajuste aos dados foram obtidas as vazões máximas associadas aos períodos de retorno de 2, 10, 20, 50 e 100 anos e as vazões mínimas anuais e semestrais com sete dias de duração associadas ao período de retorno de 10 anos.
Assim como foi realizado para as vazões mínimas com sete dias de duração, as vazões associadas às curvas de permanência (Q50, Q90 e Q95) foram obtidas com base no período anual e também com base no período semestral, visando incorporar a sazonalidade da oferta ao estudo.
A determinação das vazões associadas às curvas de regularização envolveu as etapas de seleção da série de vazões diárias correspondente aos anos com mais de 95% dos dados; o cálculo da vazão média com base na série histórica ( Q ) e o estabelecimento de seis diferentes valores de vazão a serem regularizados (Qreg %), utilizando-se uma variação de 0,10 da Q , ou seja, foram determinadas as vazões regularizadas correspondentes à 50, 60, 70, 80, 90 e 100% da Q .
2.3.3. Identificação das regiões homogêneas
Para a definição das regiões hidrologicamente homogêneas foi inicialmente observada a distribuição geográfica das estações e, então, analisados os coeficientes da regressão, a tendência e a classificação dos resíduos padronizados e o erro percentual entre os valores das vazões observadas e estimadas pelo modelo de regionalização obtido. Quando foram verificados bons resultados, a região foi definida como hidrologicamente homogênea para as vazões estudadas.
Identificadas as estações fluviométricas de cada região, a delimitação espacial das regiões normalmente é traçada com base na área de drenagem a montante das estações, entretanto, uma extensa região sem dados conduziu, novamente, a delimitação dos limites entre regiões ao critério de semelhanças ambientais. Dessa forma, com exceção da Ilha do Bananal, toda a região compreendida entre os rios Araguaia e Tocantins nos limites do Estado foi abrangida nas estimativas da regionalização de vazões.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 10 2.3.4. Determinação das equações de regressão regionais
Foram consideradas como variáveis físicas no estudo de regionalização: a área de drenagem (A), o comprimento do rio principal (L), o comprimento total da drenagem (LT), a densidade de drenagem (Dd) e a declividade média na área de contribuição (S). Como características pluviométricas, além da precipitação média anual (Pa), a precipitação do dia mais chuvoso (Pmax) foi utilizada nas análises de regressão.
De posse das vazões máximas, mínimas, médias de longo período e das vazões associadas às curvas de permanência e de regularização das estações fluviométricas pertencentes a uma mesma região homogênea, foi aplicada a regressão múltipla associando as variáveis físicas e pluviométricas com as seguintes vazões de interesse:
Vazões máximas associadas aos períodos de retorno de 2, 10, 20, 50, 100 e 500 anos; Vazões mínimas com sete dias de duração e período de retorno de dez anos, com base no
período anual e semestral; Vazões médias de longa duração;
Vazões associadas às permanências de 50, 90 e 95% no período anual e semestral, e; Vazões associadas às regularizações de 50, 60, 70, 80, 90, e 100% da vazão média de
longo período.
No ajuste das equações foram utilizados os modelos de regressão linear, potencial, exponencial, logarítmico e recíproco. Os melhores modelos resultantes da aplicação da regressão múltipla foram selecionados observando-se: maiores valores do coeficiente de determinação ajustado, menores valores de erro padrão fatorial, resultados significativos pelo teste F e menor número de variáveis independentes. Ressalta-se que as variáveis área de drenagem ou comprimento total necessitam estar presentes nas equações por possuírem sensibilidade aos acréscimos de vazão após as confluências (Marques, 2006).
2.4. Espacialização das vazões em SIG
Esta etapa visou, além da validação das equações regionais de regressão, à criação de um banco de dados hidrológicos, georreferenciado em ambiente de SIG, estimados com base nas equações de regressão aplicadas às bases matriciais, distribuindo espacialmente as estimativas de vazão ao longo de toda a drenagem da área de abrangência da regionalização.
De posse das imagens matriciais (grids) contendo as características físicas e pluviométricas para cada célula da hidrografia, as equações regionais de regionalização com melhores ajustes estatísticos foram processadas no Sistema de Informações Geográficas (SIG) sobre a máscara da drenagem numérica, respeitando os limites definidos em cada região homogênea.
2.5. Desenvolvimento e avaliação do software
O software para disponibilização das variáveis hidrológicas regionalizadas foi desenvolvido utilizando a ferramenta de programação Borland Delphi 7.0®, enquanto que as rotinas afetas a Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) foram implementadas com a utilização do componente ESRI MapObjects 2.3® (MapObjects), o qual é composto por um conjunto de funções para mapeamento, com uso freqüente por programadores de aplicativos que envolvam mapas.
O software foi projetado para ser executado no sistema operacional Microsoft Windows 2000® ou superior, possuindo uma interface de fácil utilização e auto-explicativa. Desenvolveu-se, ainda, um sistema de ajuda com informações pertinentes aos dados de saída e informações para auxiliar o entendimento da parte técnica. As sub-rotinas que representam os procedimentos operacionais executados pelo software estão apresentadas na Figura 6.
Figura 6 - Fluxograma representando as sub-rotinas executadas pelo software.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. Obtenção das característixcas físicas e pluviométricas
A metodologia utilizada para geração do MDEHC a partir dos dados remotos da SRTM e posterior extração automática das características físicas e pluviométricas médias, referente a cada célula na rede de drenagem da bacia do Araguaia-Tocantins, mostrou-se capaz de substituir, com vantagens, os métodos manuais tradicionalmente utilizados. A extração automática, célula a célula, também possibilitou a espacialização das vazões regionalizadas por toda a rede de drenagem compreendida entre os rios Araguaia e Tocantins nos limites do Estado.
3.1.1. Geração do MDEHC
Numa análise preliminar, as folhas SRTM, capturadas da Internet, mostraram características indesejáveis além daquelas mencionadas por Valeriano (2004), como células sem informações de altitude. A estas células foram atribuídas a média das células vizinhas e a seguir realizou-se o mosaico das folhas SRTM (Figura 7).
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 12 Figura 7 – Representação do mosaico realizado para união das cartas SRTM e o MDE com
resolução espacial de 90 m.
Uma vez que o MDE mostrou-se hidrologicamente consistente dentro da máscara da região crítica (muito plana), realizou-se um mosaico unindo este grid ao MDE referente ao restante da bacia, sendo o MDEHC resultante capaz de garantir a convergência do escoamento superficial até a foz da hidrografia. A Figura 8 ilustra o processo de geração do MDEHC após tratamento da área crítica, viabilizando a extração das características físicas.
Figura 8 - Representação do processo de geração do MDEHC após tratamento da área crítica utilizando a base digitalizada do IBGE na escala 1:100.000.
3.1.2. Extração automática das variáveis morfométricas
As características foram armazenadas em mapas temáticos, contendo informações para cada célula da drenagem numérica, com uma resolução de
para a seção da hidrografia onde está localizada a estação fluviométrica Praia Alta (26720000).
Figura 9 - Variáveis físicas para a seção da hidrografia referente à estação fluviométrica Praia Alta (26720000), extraídas dos mapas temáticos contendo informações a cada 90 m da hidrografia.
Como exemplo, o Quadro encontram-se instalados os postos
apresentadas, merece destaque a densidade de drenagem,
Quadro 2 - Características físicas associadas às estações fluviométricas
Código A (km2) 22100000 8.722,54 22150000 13.790,61 23130000 404,96 25800000 18.166,85 26300000 58.340,23 26720000 6.719,95 26750000 8.195,30 27380000 1.654,55 27550000 1.187,47 28150000 1.576,42 28240000 3.459,05 A – Área de drenagem; L –
hidrografia; Dd – densidade de drenagem; S 3.1.3. Obtenção das médias pluviométricas
Com os totais precipitados espacializados sobre a bacia, armazenaram
precipitadas na área de contribuição de cada célula da rede de drenagem da bacia do Tocantins Araguaia.
Extração automática das variáveis morfométricas
As características foram armazenadas em mapas temáticos, contendo informações para cada célula da drenagem numérica, com uma resolução de 90 metros, como exemplificado na Figura para a seção da hidrografia onde está localizada a estação fluviométrica Praia Alta (26720000).
físicas para a seção da hidrografia referente à estação fluviométrica Praia Alta extraídas dos mapas temáticos contendo informações a cada 90 m da hidrografia. Como exemplo, o Quadro 2 apresenta as variáveis físicas referentes às seções onde
fluviométricos utilizados na regionalização. Das informações apresentadas, merece destaque a densidade de drenagem, com baixa variação entre as estações.
Características físicas associadas às estações fluviométricas
L (km) LT (km) Dd (km/km²) 292,35 6.701,72 0,77 350,46 10.450,97 0,76 43,02 309,53 0,76 367,62 13.603,19 0,75 1.006,43 45.220,38 0,78 153,330 4.333,68 0,64 219,65 5.327,09 0,65 123,16 1.272,49 0,77 85,60 872,24 0,73 90,02 1.182,34 0,75 137,62 2.577,43 0,75
comprimento do rio principal; LT – comprimento total da densidade de drenagem; S – declividade média da área de drenagem.
Obtenção das médias pluviométricas
Com os totais precipitados espacializados sobre a bacia, armazenaram
buição de cada célula da rede de drenagem da bacia do Tocantins As características foram armazenadas em mapas temáticos, contendo informações para cada
90 metros, como exemplificado na Figura 9, para a seção da hidrografia onde está localizada a estação fluviométrica Praia Alta (26720000).
físicas para a seção da hidrografia referente à estação fluviométrica Praia Alta extraídas dos mapas temáticos contendo informações a cada 90 m da hidrografia.
físicas referentes às seções onde s na regionalização. Das informações
baixa variação entre as estações. Características físicas associadas às estações fluviométricas
S (%) 6,34 5,31 5,84 5,38 3,94 1,27 1,27 5,26 4,72 5,70 4,75 comprimento total da declividade média da área de drenagem.
Com os totais precipitados espacializados sobre a bacia, armazenaram-se as médias buição de cada célula da rede de drenagem da bacia do
Tocantins-XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
Como exemplo, a Figura 10 apresenta as precipitações médias na área de drenagem da estação fluviométrica Praia Alta (26720000) e o Quadro
referentes às seções onde se encontram instaladas as estações utilizadas na regionalização.
Figura 10 - Precipitações médias na área de drenagem da estação fluviométrica Praia Alta (26720000), extraídas dos mapas temáticos contendo informações a cada
Quadro 3. Precipitações médias na área de drenagem das estações fluviométricas Código 22100000 22150000 23130000 25800000 26300000 26720000 26750000 27380000 27550000 28150000 28240000
Pa – precipitação média anual e Pmáx mais chuvoso.
3.2. Regionalização das vazões máxima de permanência e de regularização
A análise do comportamento das vazões ao longo do ano revelou que o início do aumento dos valores observados, nas estações fluviométricas, ocorre no mês de outubro. Dest
considerou-se o ano hidrológico como tendo início no mês de outubro e término no mês de setembro do ano seguinte.
O comportamento anual das vazões também permitiu a identificação do semestre seco, estendendo-se de junho a novembro, e do semestre
ilustra a distribuição mensal das vazões mínimas e a identificação dos períodos seco e chuvoso.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
apresenta as precipitações médias na área de drenagem da estação fluviométrica Praia Alta (26720000) e o Quadro 3, as precipitações médias nas áreas de drena referentes às seções onde se encontram instaladas as estações utilizadas na regionalização.
Precipitações médias na área de drenagem da estação fluviométrica Praia Alta (26720000), extraídas dos mapas temáticos contendo informações a cada 90 m da hidrografia.
Quadro 3. Precipitações médias na área de drenagem das estações fluviométricas
Pa (mm) Pmáx (mm) 1.592,14 91,98 1.573,16 92,14 1.828,24 92,85 1.589,00 94,66 1.594,13 94,66 1.564,42 95,33 1.564,61 95,19 2.044,22 91,37 1.784,50 97,93 1.772,66 94,93 2.724,95 90,95
precipitação média anual e Pmáx – precipitação média do dia
Regionalização das vazões máximas, mínimas, médias e das vazões associadas às curvas de permanência e de regularização
A análise do comportamento das vazões ao longo do ano revelou que o início do aumento dos valores observados, nas estações fluviométricas, ocorre no mês de outubro. Dest
se o ano hidrológico como tendo início no mês de outubro e término no mês de
O comportamento anual das vazões também permitiu a identificação do semestre seco, se de junho a novembro, e do semestre chuvoso, de dezembro a maio. A Figura 1 ilustra a distribuição mensal das vazões mínimas e a identificação dos períodos seco e chuvoso.
14 apresenta as precipitações médias na área de drenagem da estação , as precipitações médias nas áreas de drenagem referentes às seções onde se encontram instaladas as estações utilizadas na regionalização.
Precipitações médias na área de drenagem da estação fluviométrica Praia Alta 90 m da hidrografia. Quadro 3. Precipitações médias na área de drenagem das estações fluviométricas
o dia
s, mínimas, médias e das vazões associadas às curvas A análise do comportamento das vazões ao longo do ano revelou que o início do aumento dos valores observados, nas estações fluviométricas, ocorre no mês de outubro. Desta forma, se o ano hidrológico como tendo início no mês de outubro e término no mês de
O comportamento anual das vazões também permitiu a identificação do semestre seco, chuvoso, de dezembro a maio. A Figura 11 ilustra a distribuição mensal das vazões mínimas e a identificação dos períodos seco e chuvoso.
Figura 11 - Distribuição de vazões mínimas mensais ao longo do ano e identificação dos semestres seco e chuvoso.
A consideração do período semestral incorporou a sazonalidade da disponibilidade hídrica na regionalização das vazões mínimas com sete dias de duração e período de retorno de 10 anos, uma vez que ficou comprovada a variação das vazões de referência considerando-se o semestre chuvoso (Quadro 4). Ressalta-se que as vazões mínimas com sete dias de duração referentes ao semestre seco são as mesmas do período anual, estando a flexibilidade relacionada apenas ao semestre chuvoso.
Quadro 4 – Flexibilidade da Q7,10 (m³s-1) com a adoção do período semestral
Código Anual Período Seco Chuvoso Flexibilidade (%) *
26720000 0,69 0,69 6,78 882,61 22100000 1,36 1,36 10,70 686,76 26300000 293,04 293,04 510,25 74,12 27380000 0,87 0,87 8,57 885,06 22150000 1,94 1,94 18,44 850,52 25800000 3,85 3,85 46,00 1094,81 26750000 3,44 3,44 10,63 209,01 28240000 10,95 10,95 25,37 131,69 27550000 1,98 1,98 10,77 443,94 28150000 3,47 3,47 10,64 206,63 23130000 0,48 0,48 1,61 235,42 Média 518,23
* Flexibilidade considerando a sazonalidade da vazão mínima de referência Q7,10
A consideração do período semestral também incorporou a sazonalidade da disponibilidade hídrica na regionalização das vazões mínimas associadas às permanências de 90 e 95% no tempo, uma vez que ficou comprovada a variação das vazões de referência considerando-se o período semestral. Os Quadros 5 e 6 apresentam a flexibilidade sazonal da Q90 e Q95, respectivamente, obtidas por meio da comparação dos valores semestrais com as vazões obtidas para o período anual.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 16 Analisando-se os Quadros 5 e 6, observou-se que as vazões mínimas associadas às permanências de 90 e 95% tornaram-se mais restritivas no semestre seco quando comparadas às vazões obtidas com base no período anual. Já no semestre chuvoso observou-se um aumento médio na flexibilidade igual a 596,29% para Q90 e 564,8% para Q95.
Quadro 5 – Flexibilidade da Q90 (m³s-1) com a adoção do período semestral
Estação Período Flexibilidade (%)
Anual Seco Chuvoso Seco Chuvoso
26720000 1,76 1,35 22,09 -23,30 1155,11 22100000 4,31 2,92 39,67 -32,25 820,42 26300000 361,47 336,43 723,73 -6,93 100,22 27380000 1,75 1,44 21,01 -17,71 1100,57 22150000 7,01 4,30 65,90 -38,66 840,09 25800000 13,45 10,91 99,08 -18,88 636,65 26750000 5,01 4,22 43,91 -15,77 776,45 28240000 18,54 16,41 44,63 -11,49 140,72 27550000 4,92 3,97 19,49 -19,31 296,14 28150000 6,15 4,92 20,08 -20,00 226,50 23130000 0,86 0,69 4,87 -19,77 466,28 Média -20,37 596,29
Quadro 6 – Flexibilidade da Q95 (m³s-1) com a adoção do período semestral
Estação Período Flexibilidade (%)
Anual Seco Chuvoso Seco Chuvoso
26720000 1,30 0,75 13,99 -42,31 976,15 22100000 2,96 2,24 28,55 -24,32 864,53 26300000 340,12 322,52 642,48 -5,17 88,90 27380000 1,45 1,14 15,38 -21,38 960,69 22150000 4,497 3,05 45,91 -32,18 920,90 25800000 9,40 8,91 76,53 -5,21 714,15 26750000 4,16 3,12 29,41 -25,00 606,97 28240000 15,55 14,78 36,98 -4,95 137,81 27550000 3,99 3,06 16,28 -23,31 308,02 28150000 4,92 4,16 16,82 -15,45 241,87 23130000 0,70 0,61 3,45 -12,86 392,86 Média -19,29 564,80
3.2.1. Identificação das regiões homogêneas
Com base nas análises realizadas, foram definidas duas regiões homogêneas, apresentadas na Figura 12, estando as estações fluviométricas pertencentes a cada região homogênea apresentadas no Quadro 7. Destaca-se o pequeno número de estações na região II, limitando a seleção de equações regionais com apenas uma variável explicativa. É importante lembrar que a Ilha do Bananal não foi objeto da regionalização de vazões devido a falta de informações fluviométricas e ao ecossistema diferenciado.
Figura 12 - Regiões homogêneas definidas para a área em estudo. Quadro 7 – Estações de cada região homogênea definida Região homogênea I
Código Nome
26720000 Praia Alta 22100000 Colonha
26300000 Sto Antonio do Levenger 22150000 Jacinto
25800000 Jus. do Rio Pintado 26750000 Projeto Rio Formoso 27380000 Ponte Rio Piranhas
3.3. Desenvolvimento e avaliação do software
O programa computacional desenvolvido para obter a disponibilidade hídrica para qualquer seção de interesse ao longo da rede hidrográfica da margem direita do rio Araguaia e margem esquerda do rio Tocantins foi denominado
apresentação, constando seu nome, finalidade e o grupo responsável pelo seu desenvolvimento. O software desenvolvido permite a visualização de diversos temas, visando além da maior facilidade na localização das seções de interesse, apresentar ao usuário outras informações importantes no planejamento dos recursos hídricos
Regiões homogêneas definidas para a área em estudo. Estações de cada região homogênea definida
Região homogênea II
Nome Código Nome
28240000 Piraque 27550000 Arapoema Sto Antonio do Levenger 28150000 Muricilândia
23130000 Próximo Colinas de Goiás Jus. do Rio Pintado
Projeto Rio Formoso
olvimento e avaliação do software
O programa computacional desenvolvido para obter a disponibilidade hídrica para qualquer seção de interesse ao longo da rede hidrográfica da margem direita do rio Araguaia e margem esquerda do rio Tocantins foi denominado RH-MD-AR. A Figura 13 é ilustrativa de sua tela de apresentação, constando seu nome, finalidade e o grupo responsável pelo seu desenvolvimento.
desenvolvido permite a visualização de diversos temas, visando além da maior o das seções de interesse, apresentar ao usuário outras informações importantes no planejamento dos recursos hídricos, listadas a seguir.
II Nome
Próximo Colinas de Goiás
O programa computacional desenvolvido para obter a disponibilidade hídrica para qualquer seção de interesse ao longo da rede hidrográfica da margem direita do rio Araguaia e margem é ilustrativa de sua tela de apresentação, constando seu nome, finalidade e o grupo responsável pelo seu desenvolvimento.
desenvolvido permite a visualização de diversos temas, visando além da maior o das seções de interesse, apresentar ao usuário outras informações
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 18 Figura 13 – Tela de apresentação do RH-MD-AR.
Temas geográficos incorporados ao Atlas Hidrológico para auxiliar os usuários na localização das seções de interesse e no entendimento da conjuntura do trabalho desenvolvido.
Limite da região de abrangência da regionalização; Hidrografia para consulta das estimativas de vazões; Hidrografia mapeada do IBGE na escala 1:250.000; Rios principais na região em estudo, escala 1:1.000.000;
Delimitação das sub-bacias que drenam a margem esquerda do rio Tocantins e a margem direita do Araguaia;
Regiões homogêneas na área em estudo;
Divisão Municipal do Estado incluindo as sedes; Malha viária nos limites do Estado do Tocantins;
Imagem do uso e ocupação do solo no Estado do Tocantins obtida pelo sensor MODIS Terra (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) com resolução espacial de 250m;
Distribuição das estações fluviométricas utilizadas na regionalização de vazões; e Distribuição das estações pluviométricas com influência no Estado do Tocantins.
Como exemplo, a Figura 14 apresenta-se a tela principal do RH-MD-AR, denominada “Localização”, sendo esta utilizada para a identificação, por parte do usuário, da seção de interesse para a análise da disponibilidade quantitativa das águas superficiais. Nesta imagem, o tema ativado faz referência ao limite da região de abrangência do trabalho.
Figura 14 - Interface com o tema limite da região de abrangência do estudo ativado.
Nesta tela, o usuário escolhe a seção de interesse, podendo tal procedimento ser realizado de duas formas: a primeira a partir do clique do mouse sobre a seção de interesse (opção “Mapa”), e a segunda (opção “Coordenadas geográficas”) a partir das coordenadas da seção de interesse.
A partir da identificação da seção de interesse as vazões regionalizadas são estimadas e apresentadas na tela para o usuário que tem a opção de imprimir um relatório sobre a consulta. Visando a consideração da sazonalidade da disponibilidade hídrica, o RH-MD-AR apresenta as vazões mínimas discretizadas em “Semestre seco”, “Semestre chuvoso” e “Anual” (Figura 15). Da mesma forma, são apresentadas as vazões máximas com recorrência de 2, 10, 20, 50, 100 e 500 anos, e também as vazões médias e as vazões associadas à curva de regularização.
Figura 15 – Tela Disponibilidade hídrica, com as vazões mínimas Q7,10, Q90 e Q95 para os períodos anual e semestres seco chuvoso para a seção correspondente a estação Praia Alta (26720000).
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 20 4. CONCLUSÃO
Ao término dos trabalhos, a aplicação de ferramentas computacionais incorporadas às novas tecnologias baseadas nos Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) permitiu o desenvolvimento de uma biblioteca hidrológica digital, disponibilizada por meio de um software denominado RH-MD-AR (Atlas Hidrológico da margem direita do rio Araguaia e esquerda do rio Tocantins), capaz de disponibilizar aos usuários interessados informações hidrológicas para qualquer seção da hidrografia nas bacias da margem direita do rio Araguaia e margem esquerda do rio Tocantins.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apoio financeiro concedido pelo Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), que viabilizou a realização deste trabalho.
6. BIBLIOGRAFIA
AZEVEDO, A. A. “Avaliação de metodologias de regionalização de vazões mínimas de referência para a sub-bacia do rio Paranã”. Viçosa, MG: UFV, 2004. 101 p. Tese (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.
ELETROBRÁS. Centrais Elétricas Brasileiras S.A. “Metodologia para regionalização de vazões”. Rio de Janeiro, 1985.
FILL, H. H. “Informações hidrológicas”. In: Modelos para gerenciamento de recursos hídricos. São Paulo: Nobel/ABRH, 1987. (Coleção ABRH de Recursos hídricos).
LEMOS, A. F. “Avaliação de metodologias de regionalização de vazões mínimas de referência para a bacia do rio São Francisco, à montante do reservatório de Três Marias”. Viçosa, MG UFV, 2006. 85 p. Tese (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. MARQUES, F. A. “Sistema multi-usuário para gestão de recursos hídricos”. Viçosa, MG: UFV, 2006. 112f. Tese (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. MMA/SRH - Ministério do Meio Ambiente / Secretaria de Recursos Hídricos. “Caderno da Região Hidrográfica do Tocantins-Araguaia”. Brasília – DF. 2006.
TUCCI, C. E. M. “Regionalização de vazões”. Porto Alegre: Universidade UFRGS, 2002. 256 p. ______. “Regionalização de vazões”. In: TUCCI, C. E. M. (Org). Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: Ed da Universidade/ ABRH/EDUSP, 1997, cap.15, p. 573-619.
VALERIANO, M. M. “Modelo digital de elevação com dados SRTM disponíveis para América do Sul”. São José dos Campos: INPE: Coordenação de Ensino, Documentação e Programas Especiais (INPE-10550-RPQ/756). 72p. 2004.
